电子U型管换热器说明书

1、第二部分、设计说明书1、传热工艺计算原始数据壳程水蒸气的进口温度=壳程水蒸气的出口温度=95壳程水蒸气的工作压力=管程冷却水的进口温度=38oC管程冷却水的出口温度=97oC管程冷却水的工作压力=MPa管程冷却水的流量G2=120t/h定性温度及物性参数管程冷水定性温度(38+97)/2=64管程冷水密度查物性表得=981Kg/管程冷水比热查物性表得=KgoC管程冷水导热系数查物性表得=m6管程冷水黏度=Pas管程冷水普朗特数查物性表得Pr2=壳程水蒸气定性温度t1(t1t1)/2（+95）=150壳程水蒸气密度查物性表得=壳程水蒸汽比热查物性表得=壳程水蒸气导热系数查物性表得=m壳程水蒸气黏

2、度=105s壳程水蒸气的普朗特数查物性表Pr1=传热量与冷水流量取定换热效率为=查表得r=103则设计传热量:Q0G2Cp2(t2t2)1000/3600120000(97-38)1000/36008060108（W）则加热水流量：)=sG1Q0/rCp1(t1t2有效均匀温差)=tn(t1t2(t1t2)/ln(t1t2)/(t1t2参数p：P(t2t2)/(t1t2)参数R：)/(t2)R(t1t1t2换热器按单壳程两管程设计则查书图2-6a得：温差校订系数：=有效均匀温差：tmtn60管程换热系数计算参照表27初选传热系数：K01000W/(m2K)则初选传热面积为：F0Q0/(K0tm

3、)m2采纳不锈钢的无缝钢管作换热管。则管子外径d0=管子内径di=管子长度=5m则所需换热管根数：NtF0/(3.14d0L)570根可取换热管根数为580根则管程流通面积为:a2Nt3.14di2/(44)m2管程流速为：2G2/(a23600)=管程雷诺数为:Re111di2/132671管程传热系数为：23605(10.015t1)10.8/(100di)0.24834构造的初步设计：GB151-1999知管间距按取：管间距为：s=分程隔板槽双侧相邻管中心距Sn=管制中心排管数为:Nc1.1Nt26根26根则壳体内径为：Dis(Nc1)4d0故内径Di=则长径比为:L/Di合理。选择单弓

4、形折流板。则弓形折流板的弓高为：h0.2Di折流板间距为:BDi/3折流板数目为：NbL/B19块壳程换热系数计算壳程流通面积为：a1BDi(1d0/s)m2壳程流速为：G/36001s1a11壳程质量流速为：W111s壳程当量直径为：de(Di2Ntd02)/Ntd0壳程雷诺数为：Re111de/143433切去弓形面积所占比率按:h/Di查图438b得为，壳程换热因子查图212得js120管外壁温度假定值为：tw1120壁温下水的黏度为：黏度修正系数：2(11)0.14壳程传热系数：11/3js71801Pr1de7.传热系数计算GB151-1999第138页可知：管程水侧污垢热阻为：r2

5、0.000088壳程污垢热阻为:管壁热阻r忽视,则总传热系数为：=1300则传热系数比为：K/K0因此假定合理。j8.管壁温度计算管外壁热流密度计算为：q1Q0/(Nt3.14d0L)59010W/m2外壁温度为：tw1t1q2(1/1r2)偏差校核：tw1tw2因此偏差不大，适合。9.管程压降计算管内壁温度:tw2t2q2(1r)92d01di1壁温下水的黏度为：w2105Pa?S黏度修正系数：2(2)0.14w2查得管程摩擦系数为：2管程数2管内沿程压降为：2lNt22PidiPa222回弯压降为：2Pb24NtPa22取出进口处质量流速为：Wn11600kg/m2?s出进口管处压降为：W

6、21.5n1Pn2Pa22管程污垢校订系数为：则管程压降为：P2(PiPb)d2Pn2Pa管程同意压降即管程压降切合要求。壳程压降计算壳程当量直径：de=雷诺数Re1=16656查得壳程摩擦系数：（图3-2）管制压降：取出进口质量流速：出进口压降：取导流板阻力系数：导流板压降：壳程结垢修正系数：壳程压降：壳程同意压降：切合要求。2、强度计算换热管资料、规格的选择及功能的确定序号项目符号单位数据根源及计算公式数值1换热管外径d0mmGB151-1999252管长Lmm同上30003传热面积管壳式换热器原理与设计4换热管根数个5805拉杆个GB151-1999表43、4466资料GB150-199

7、9钢制压力容器选20钢管子的摆列方式序号项目符号单位数据根源及计算公式数值正三角形排GB151-1999列2换热管中心SmmGB151-199932距隔板槽双侧3相邻管最小mmGB151-199944中心距确立壳体直径序号项目符号单位数据根源及计算公式数值1换热管中心SmmGB151-199932距表122换热管根数根5803分程隔板厚mmGB151-199910度4管制中心排根26管数5筒体直径mm9006实取筒体直mm900径筒体壁厚确立序号项目符号单位数据根源及计算公式数值1工作压力PMPa给定2资料GB150-199916MnR3资料许用应MPaGB150-1999170力表4-14焊

8、接接头系数5壳程设计压MPa力6筒体计算厚mm度7设计厚度mm8名义厚度mm+59实取名义厚mmGB151-19995度10负偏差mm011腐化裕量mm212有效厚度mm10设计厚度下13圆筒的计算MPa121应力14校核MPa合格设计温度下15圆筒的最大MPa同意工作压力液压试验序号项目符号单位数据根源及计算公式数值1试验压力MPa2圆筒薄膜应MPa力3常温下资料MPa345强度指标4校核MPa合格壳程标准椭圆形封头厚度的计算序号项目符号单位1设计压力MPa2工作压力PMPa3资料4资料许用MPa应力5焊接接头系数6封头计算mm厚度7设计厚度mm8名义厚度mm9实取名义mm厚度10负偏差mm

9、11腐化裕量mm数据根源及计算公式数值给定GB150-199916MnRGB150-19991704-1+5GB151-199950212有效厚度mm3设计温度13下封头的MPa121计算应力14校核MPa合格设计温度15下封头的MPa最大同意工作压力16公称直径mm筒体公称直径90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-9540管程标准椭圆形封头厚度的计算序号项目符号单位数据根源及计算公式1设计压力MPa2工作压力PMPa给定3资料GB150-199916MnR资料许用GB150-19994MPa应力表4-15焊接接头系数6封头计算mm厚度7设计厚度m

10、m8名义厚度mm+9实取名义mmGB151-1999厚度数值1707710负偏差mm011腐化裕量mm212有效厚度mm5设计温度13下封头的MPa109计算应力14校核MPa合格设计温度15下封头的MPa最大同意工作压力16公称直径mm筒体公称直径90017曲面高度mmJB/T4737-9530018直边高度mmJB/T4737-9540法兰的选择设施法兰的选择按其条件DN=900mm设计温度97设计压力由压力容器法兰长径对焊法兰表1，选择长径对焊法兰，连结面形式为突面，有关参数以下：单位（mm）DD1DD4HhRd螺柱螺柱3规格数目10601015966127552162611535122

11、7M2428由JB/T4704-2000选择非金属软垫片，其相应尺寸以下：垫片外直径D=965;垫片内直径d=915;垫片厚度。接收法兰的选择（1）接收a、b的公称直径同样设为，设进口流速为3m/s,则d4G2=120mm360033.14取dN125mm，公称压力由选择带径对焊法兰，法兰有关参数以下：DNADKLnThCNSH1RH1125140250210188M1128158412655（2）接收c、d的公称直径同样设为，设进口流速为s,则d4G1=26mm36002.53.14取dN32，公称压力由选择带径对焊法兰，法兰相关参数以下：DNA1DKLnThCNSH1RH324214010

12、0184M1618566842管板的设计序号项目符号单位数据根源及计算公式数值未被换热1管支撑面13552积2官板布管36608区面积管板布管3区当量直mm216径456789101112131415161718192021布管区当量直径与直径之比半径Rmm470垫片基本mm25密封宽度垫片接触NmmJB/T4704-2000图150宽度垫片有效bmm密封宽度垫片接触DmmJB/T4700-4707-2000965外径垫片压紧力作用中mm940心圆直径系数GB151-1999管壳式换热器管板削弱GB151-1999系数管壳式换热器管板资料GB150-1999钢制压力容器16MnR设计温度下管板

13、材MPaGB150-1999125料的许用钢制压力容器表4-1应力壳程设计PMPa已知压力S管程设计PMPa已知压力t管板设计PMPa压力d管板厚度mm壳程腐化mm2裕量管程腐化mm2裕量实取名义mmGB151-199964厚度管壳式换热器22换热管轴1.MPa向应力2.3.换热管最23大轴向应MPa已知力单根换热24管金属的a横截面积换热管与GB151-199925管板焊脚lmm管壳式换热器高度换热管与26管板连结qMPa的拉脱力27许用拉脱qMPa力28校核合格管箱短节壁厚的确定序号项目符号单位数据根源及计算公式数值1工作压力PMPa给定2资料GB150-199916MnR3资料许用应MP

14、aGB150-1999170力表4-14焊接接头系数5管程设计压MPa力6管箱筒体计mm算厚度7设计厚度mm8名义厚度mm+109实取名义厚mmGB151-199910度10负偏差mm011腐化裕量mm212有效厚度mm5设计厚度下13圆筒的计算MPa109应力14校核MPa合格设计温度下15圆筒的最大MPa同意工作压力拉杆和定距管的确定序号项目符号单位数据根源及计算公式数值1拉杆直径mmGB151-1999表43162拉杆数目n根GB151-1999表446GB151-1999定距管规格4拉杆在管板GB151-1999表端螺纹长度mm2045拉杆在折流GB151-1999表5板端螺纹长mm6

15、0度456拉杆上的倒bGB151-1999表角高度mm245折流板的选择选型依据GB151-1999图37选择单弓形水平搁置的折流板。折流板尺寸缺口弦高h值，一般取的圆筒内径，取h=。换热管无支撑跨距或折流板间距由GB151-1999表42知，换热管为25钢管时，换热管的最大无支撑跨距为L=1850mm，且折流板最小间距一般不小于内径的五分之一且不小于5mm，有传热计算获取B=400mm。折流板厚度由GB151-1999表34知，DN=900,L=300取折流板最小厚度min6mm.折流板直径由GB151-1999表41查得折流板名义外直径为DN=900mm,管孔直径为25.800.2防冲板的

16、选择1.由GB151-1999查得防冲板表面面到圆筒内壁的距离应不小于接收外径的四分之一，取10mm。防冲板的直径或边长应大于接收外径50mm,取为80mm.3.防冲板的最小厚度取资料为不锈钢，min3mm,实取3mm(详细尺寸见部件图所示)接收及开孔补强由GB150-1998表8-1知当满足以下全部条件是不另行补强设计压力小于或等于;两相邻开孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍；接收公称直径小于或等于89mm;接收最小壁厚满足表8-1要求管箱接收开孔补强的计算因为接收125mm的公称直径大于89mm,因此要补强，但因为设计的筒体或封头厚度远大于理论厚度，因此要进行计算看能否需要补强有效补强范围

17、有效宽度B=250有效高度：外侧高度h1=25有效高度；内侧高度h2=0补强面积有效补强范围内可作为补强的截面积按GB150-1998（8-10）计算补强面积mm2壳体有效厚度减去计算厚度以外的剩余面积1e)2et(er)218m2A(Bd)()(1f接收有效厚度减去计算厚度以外的剩余面积A22h1(ett)fr2h2(etC2)fr=170m2焊缝金属表面积而最小补强面积Ad2et(1fr)484m2AAAA484A,则不需要补强圈。分程隔板厚度采纳依据GB151-1999，分程隔板厚度选为8mm。支座的选择及应力校核支座的选择依据钢制管法兰垫片紧固件JB/T4712-92鞍式支座的选择重型

18、BI型焊制鞍式支座（表7）当DN=900mm取鞍式支座的有关尺寸以下：序号项目符号单位数值1公称直径DNmm9002同意载荷QKN2253鞍座高度hmm200mm8104底板mm150mm105腹板mm10mm400mm1406筋板mm120mm10弧长mm1060mm2007垫板mm6emm368螺栓间距mm5909带垫板鞍座质量MKg4010包角12011型号BI重型F,S各一、鞍座的应力校核（1）原始数据表序号项目符号单位数值1设计压力MPa2设计温度toC1603物料密度4筒体内径mm9005筒体长度Lm47526公称厚度mm57厚度附带量Cmm28鞍座型号BI鞍座中心线9离封头切线Hmm1557的